專利名稱：新型超聲波流速流量檢測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于自動化檢測儀表及相關(guān)技術(shù)。
背景技術(shù)：
對于液體、氣體等各種流體的流速和流量檢測，目前采用差壓流量檢測器、臨界流流量檢測器、電磁流量檢測器、超聲波流量檢測器、渦輪流量檢測器、渦街流量檢測器、容積式流量檢測器、浮子流量檢測器、質(zhì)量流量檢測器等檢測方式。其中超聲波流量檢測器由于能承擔(dān)氣體、蒸汽、石油制品、腐蝕性介質(zhì)等的流量測量，可適用于大管徑以及明渠暗渠內(nèi)流動介質(zhì)的流量測量，可以在不影響生產(chǎn)的情況下在現(xiàn)場維修或更換檢測器，具有適用范圍大，安裝維護(hù)方便、節(jié)省投資等特點，近些年發(fā)展迅速，應(yīng)用范圍越來越大，在整個流量檢測器市場的占有率方面明顯呈上升趨勢。目前有關(guān)超聲波流量檢測器的文獻(xiàn)論述中，其檢測流速、流量的方式是基于時差法、相位差法、頻差法、聲循環(huán)法、多普勒法、波束偏移法、噪聲法、相關(guān)法等方法，其中應(yīng)用較為廣泛的是時差法，原理是對一對正向探頭的超聲波正向傳送時間和一對逆向探頭的超聲波逆向傳送時間進(jìn)行檢測，計算出其差值，并根據(jù)該時間差計算流速及流量。由于被測管道的測量點之間的距離不長，超聲波的傳播時間很小，而正逆向傳輸?shù)臅r間差就更小，按目前的時間差檢測方法，在具體實現(xiàn)上具有很大技術(shù)難度，控制線路比較復(fù)雜，在保證一定的測量精度情況下，設(shè)備成本大大增加，這個缺點也限制了超聲波流量檢測器的應(yīng)用。對于采用相位差法、頻差法、聲循環(huán)法、多普勒法、波束偏移法、噪聲法、相關(guān)法等方法進(jìn)行流速、流量檢測時，也難以獲得控制線路簡單、測量精度高的結(jié)果。故與其它流量檢測器相比，目前的各類超聲波流量檢測器在實際使用中還存在技術(shù)復(fù)雜和成本較高的弱點，難以獲得滿意的檢測精度，還不足以在流量檢測器領(lǐng)域走在前列?？傊捎贸暡夹g(shù)進(jìn)行流速、流量檢測的方法目前還未見到更新、更有效的例子。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是采用現(xiàn)代的超聲波檢測和控制技術(shù)，利用超聲波具有不受被測流體溫度、壓力、粘度、密度等參數(shù)的影響，無阻力損失的非接觸式測量的特點，解決其它類型儀表所難以實現(xiàn)的對強腐蝕性、非導(dǎo)電性、放射性及易燃易爆介質(zhì)等的流量測量，具有適應(yīng)多種管徑以及明渠暗渠內(nèi)介質(zhì)的流量測量、可適應(yīng)多種流量測量范圍、改善和提高目前超聲波流速流量檢測的精度、降低設(shè)備成本等優(yōu)點。本實用新型的要點是采用實時檢測、分時計算的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來取代目前的超聲波傳輸時間檢測方法，超聲波流速流量檢測器由超聲波發(fā)射器、超聲波接收器、比較器、時鐘發(fā)生器、主控制器、流速流量顯示及輸出單元、計數(shù)控制門電路、時間計數(shù)器和裝置電源組成，其特征為時鐘發(fā)生器[2]產(chǎn)生時間脈沖，時間計數(shù)器[3]由計數(shù)控制門電路[13]控制，產(chǎn)生正向發(fā)送時間或逆向發(fā)送時間，主控制器[4]讀入時間計數(shù)器[3]的時間信息，根據(jù)正向發(fā)送時間和逆向發(fā)送時間計算出流速、流量值，并輸出至顯示及輸出單元[5]，正向發(fā)送過程由主控制器[4]啟動，正向發(fā)送信號送至發(fā)送控制門電路W]，該門電路同時發(fā)出觸發(fā)信號至發(fā)送脈沖信號發(fā)生器[7]、計數(shù)控制門電路[13]和正向發(fā)送發(fā)射器[8]，開始正向發(fā)送及啟動時間計數(shù)器；發(fā)送脈沖由正向發(fā)送發(fā)射器[8]發(fā)送出去；正向發(fā)送接收器[9] 接收發(fā)送過來的載有發(fā)送脈沖的超聲波信號，經(jīng)比較器[12]提取發(fā)送脈沖信號，對計數(shù)控制門電路[13]進(jìn)行控制，使時間計數(shù)器[3]停止計數(shù)；逆向發(fā)送過程亦由主控制器[4]啟動，逆向發(fā)送信號送至發(fā)送控制門電路W]，該門電路同時發(fā)出觸發(fā)信號至發(fā)送脈沖信號發(fā)生器[7]、計數(shù)控制門電路[13]和逆向發(fā)送發(fā)射器[10]，開始逆向發(fā)送及啟動時間計數(shù)器 [3]；發(fā)送脈沖由逆向發(fā)送發(fā)射器[10]發(fā)送出去；逆向發(fā)送接收器[11]接收發(fā)送過來的載有發(fā)送脈沖的超聲波信號，經(jīng)比較器[12]提取發(fā)送脈沖信號，對計數(shù)控制門電路[13]進(jìn)行控制，使時間計數(shù)器[3]停止計數(shù)；系統(tǒng)具有可靠性高、檢測精度好、控制線路構(gòu)成簡單、設(shè)備成本低等優(yōu)點。

附圖是新型超聲波流速流量檢測器功能框圖，圖中1是裝置電源；2是時鐘發(fā)生器；3是時間計數(shù)器；4是主控制器；5是顯示及輸出單元；6是發(fā)送控制門電路；7是發(fā)送脈沖信號發(fā)生器；8是正向發(fā)送發(fā)射器；9是正向發(fā)送接收器；10是逆向發(fā)送發(fā)射器；11是逆向發(fā)送接收器；12是比較器；13是計數(shù)控制門電路。
具體實施方式
根據(jù)超聲波時差法檢測原理，超聲波在流動的流體中傳播時，順流的傳播時間、 為
權(quán)利要求1.一種新型超聲波流速流量檢測器，其特征是時鐘發(fā)生器[2]產(chǎn)生時間脈沖，時間計數(shù)器[3]由計數(shù)控制門電路[13]控制，產(chǎn)生正向發(fā)送時間或逆向發(fā)送時間，主控制器W] 讀入時間計數(shù)器[3]的時間信息，根據(jù)正向發(fā)送時間和逆向發(fā)送時間計算出流速、流量值， 并輸出至顯示及輸出單元[5]，正向發(fā)送過程由主控制器[4]啟動，正向發(fā)送信號送至發(fā)送門控制電路W]，該門電路同時發(fā)出觸發(fā)信號至發(fā)送脈沖信號發(fā)生器[7]、計數(shù)控制門電路 [13]和正向發(fā)送發(fā)射器[8]，開始正向發(fā)送及啟動時間計數(shù)器；發(fā)送脈沖經(jīng)正向發(fā)送發(fā)射器[8]發(fā)送出去；正向發(fā)送接收器[9]接收發(fā)送過來的載有發(fā)送脈沖的超聲波信號，經(jīng)比較器[12]提取發(fā)送脈沖信號，對計數(shù)控制門電路[13]進(jìn)行控制，使時間計數(shù)器[3]停止計數(shù)；逆向發(fā)送過程亦由主控制器[4]啟動，逆向發(fā)送信號送至發(fā)送控制門電路W]，該門電路同時發(fā)出觸發(fā)信號至發(fā)送脈沖信號發(fā)生器[7]、計數(shù)控制門電路[13]和逆向發(fā)送發(fā)射器 [10]，開始逆向發(fā)送及啟動時間計數(shù)器[3]；發(fā)送脈沖經(jīng)逆向發(fā)送發(fā)射器[10]發(fā)送出去；逆向發(fā)送接收器[11]接收發(fā)送過來的載有發(fā)送脈沖的超聲波信號，經(jīng)比較器[12]提取發(fā)送脈沖信號，對計數(shù)控制門電路[13]進(jìn)行控制，使時間計數(shù)器[3]停止計數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型超聲波流速流量檢測器，正向發(fā)送過程時間檢測和逆向發(fā)送過程時間檢測采用同一個時鐘發(fā)生器[2]、同一個計數(shù)控制門電路[13]、同一個時間計數(shù)器[3]、同一個發(fā)送脈沖信號發(fā)生器[7]和同一個比較器[12]，簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)并消除控制線路本身產(chǎn)生的時延對傳播時間檢測精度的影響。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型超聲波流速流量檢測器，采用實時檢測、分時計算的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，正向發(fā)送過程時間檢測和逆向發(fā)送過程時間檢測由時鐘發(fā)生器[2]、時間計數(shù)器[3]、發(fā)送控制門電路W]、發(fā)送脈沖信號發(fā)生器[7]、正向發(fā)送發(fā)射器[8]、正向發(fā)送接收器[9]、逆向發(fā)送發(fā)射器[10]、逆向發(fā)送接收器[11]、比較器[12]、計數(shù)控制門電路[13]共 10個硬件單元實現(xiàn)，流速和流量計算由主控制器[4]的CPU軟件計算來完成，正向和逆向的傳送過程不必?zé)o縫連接，主控制器W]中的CPU按預(yù)先設(shè)定的控制周期對正向和逆向的傳送過程分別進(jìn)行控制。
專利摘要本實用新型“新型超聲波流速流量檢測器”屬于自動化檢測儀表及相關(guān)技術(shù)，目的是研發(fā)新型的超聲波流速流量檢測器，改善和提高目前超聲波流速流量檢測的精度，降低設(shè)備成本，要點是采用現(xiàn)代檢測和控制技術(shù)來取代目前的超聲波傳播時間檢測方法，新型超聲波流速流量檢測器由正向發(fā)送發(fā)射器[8]、正向發(fā)送接收器[9]、逆向發(fā)送發(fā)射器[10]、逆向發(fā)送接收器[11]、比較器[12]、時鐘發(fā)生器[2]、主控制器[4]、發(fā)送控制門電路[6]、發(fā)送脈沖信號發(fā)生器[7]、顯示及輸出單元[5]、計數(shù)控制門電路[13]、時間計數(shù)器[3]和裝置電源[1]組成，具有可靠性高、檢測精度好、控制線路構(gòu)成簡單、設(shè)備成本低等優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用于多種介質(zhì)、大管徑場合的流速和流量檢測。
文檔編號G01F1/66GK202230100SQ201120366959
公開日2012年5月23日 申請日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者高毅夫 申請人:高毅夫